DE3447312A1 - Magnetfeldsensor - Google Patents
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Description
H.P.Meyer-H.Becker 14-1
Magnetfeldsensor
Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf einen Magnetfeldsensor gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1.
Ein derartiger Magnetfeldsensor ist bekannt aus der DE-OS
24 26 420. Dort ist der Permanentmagnet mit seinem einen Pol am MitteI schenke I eines diesen umgebenden U-förmigen
Joches vorgesehen. Auf der gegenüberliegenden Polfläche
sind nebeneinander zwei magnetfeldabhängige Halbleiterwiderstände
angeordnet, beispielsweise aufgeklebt. Die
obere Flachseite der magnetfeIdabhängigen Halbleiterwiderstände
kann mit einer Schutzschicht versehen sein. Auf
den U-Schenkeln des Joches liegt eine die Widerstandsänderungen
in den magnetfeldabhängigen Halbleiterwiderständen
bewirkende Folie aus zum Teil weichmagnetischem Material
auf. über das Joch, die weichmagnetischen Abschnitte der
Folie und den Luftspalt zwischen Folie und dem Pol des Permanentmagneten, in dem die magnetfeldabhängigen Halblei
te rwi derstände vorhanden sind, wird der magnetische Fluß des Permanentmagneten geschlossen. Durch die magnetische
Feldstärke wird die Folie angezogen und liegt auf den Jochschenkeln auf und gleitet auf diesen, wenn Folie
und das übrige System relativ zueinander bewegt werden.
Aufgabe der Erfindung ist es, einen auf ein Magnetfeld oder eine Magnetfeldänderung ansprechenden Sensor so
~ 6 " ^COPY
f - 6 -
H.P.Meyer-H.Becker 14-1
auszubilden, daß er universell einsetzbar ist, eine robuste
Bauweise aufweist und ein hohes Auflösungsvermögen erreichbar ist. Gelöst wird diese Aufgabe durch die im
Kennzeichen des Anspruchs 1 angegebenen Maßnahmen. Ein derartiger Magnetfeldsensor kann praktisch nicht verletzt
werden und er ist für eine Vielzahl von Möglichkeiten von
magnetfeldsteuernden Systemen, wie magnetischen oder magnetisierbaren
Zahnrädern oder Zahnstangen, Folien-Steuergittern
etc. anwendbar. Es hat sich außerdem herausgestellt, daß ein magnetischer Schluß nicht notwendig ist,
also das Joch entfallen kann. Trotzdem ist der Sensor durch
ein äußeres Magnetfeld nicht störbar.
Weitere vorteilhafte Einzelheiten der Erfindung sind in
den Unteransprüchen angegeben und nachfolgend anhand
eines in der Zeichnung veranschaulichten Ausführungsbeispiels
beschrieben. Dabei zeigen:
Fig. 1 eine Seitenansicht gemäß dem Schnitt A-B der Fig. 2,
Fig. 2 eine Draufsicht in nicht oder in mit durchsichtiger
Vergußmasse vergossenem Zustand und
Fig. 3 eine Ansicht gemäß dem Schnitt C-D der Fig. 1.
Mit 1 ist ein zumindest oben offenes Gehäuse aus nicht magn
tischem Metall, wie z.B. Messing, Zinkdruckguß oder insbesondere Aluminium oder aus vorzugsweise isolierendem Kunststoff
bezeichnet. Beim Ausführungsbeispiel besteht es aus
Metall.
H.P.Meyer-H.Becker 14-1
An einer Detektor-Seitenwand 2 ist an der Innenseite 3
ein Träger 4 mit seiner einen Flachseite 5 angeordnet. Auf Letzteres sind eine oder mehrere magnetfeLdabhängige
Widerstände 6 in Form von in Fig. 1 von oben nach unten verlaufenden, in Fig. 3 gestrichtelt dargestellten Streifen
angebracht, die unmittelbar oder mittelbar z.B. über
eine Folie 7, insbesondere eine Isolierfolie, auf der
Innenseite 3 anliegen. Anstelle der Folie kann auch eine isolierende Schicht auf dem Träger 4 und den magnetfeldabhängigen
Widerständen 6 aufgebracht sein. An der der anderen Flachseite 8 des Trägers 4 liegt eine Polplatte
eines Permanentmagneten 10 an. Letzterer ist in einem
Führungsbett 11 des Gehäuses 1 in Richtung zum Träger 4 hin verschiebbar geführt und unter Federwirkung einer
Druckfeder 12 gegen die Polplatte 9 und diese wiederum ; gegen den Träger 4 gedruckt. Damit liegen die magnetfeld- L
abhängigen Widerstände 6 praktisch ohne Luftspalt an der
Innenseite 3 an,
In unmittelbarer Nähe der Detektor-Seitenwand 2 ist außen
beispielsweise im Abstand von bis zum maximal etwa 1 mm
ein Steuerglied 13 -aus Weicheiesen oder hartmagnetischem
Material, beispielsweise das angedeutete Zahnrad oder
eine Zahnstange etc. vorbeibewegbar. Dadurch 'kann das die
magnetfeIdabhängigen Widerstände 6 durchsetzende Magnetfeld
verändert werden. Um eine starke MagnetfeIdänderung und
damit eine große Widerstandsänderung in den magnetfeldabhängigen
Widerständen 6 zu erreichen, ist die Wandstärke der Detektoi—Seitenwand 2 zumindest im aktiven Bereich der
magnetfeldabhängigen Widerstände 6 oder des ganzen Trägers
4 dünnwandig oder membranartig dünn ausgebildet. Beispielsweise beträgt die Wandstärke χ 0,03 bis maximal 1 mm,
-8- I
COPV
— Ä —
H.P.Meyer-H.Becker 14-1
insbesondere 0,1 bis 0,6 mm. Der dünne Bereich kann durch
eine Aussparung an der Innenseite 3 gebildet sein, so
daß drei Seitenkanten entstehen, die den Träger 4 zumindest an den drei Längskanten 14, 15, 16 Lagefixieren. Die
Wandstärke χ ist vorzugsweise dünner als diejenige der üblichen Gehäusewände 17, 18, 19 und/oder der Gehäuseboden
20.
Damit die magnetfeldabhängigen Widerstände 6 auf der Flachseite
5 des Trägers 4, auf der sie aufgebracht sind, kontaktiert
werden können und damit eine Du rchkontaktierung
oder Randkontaktierung des Trägers 4 nicht notwendig ist,
ist das Gehäuse 1 an der Detektor-Seitenwand 2 im Bereich
der Anschlußflächen 21 der magnetfeldabhängigen Widerstände
6 mit nach außen geformten Wandteilen 22 versehen.
Dadurch wird innen ein Freiraum 23 gebildet, in den der
Träger 4 mit den Lot- oder Bondstellen 24 der Anschlußflächen
21 mit Anschlußdrähten 25 druck- und berührungsfreihine
inragt.
Die Anschlußdrähte 25 sind mit ihrem anderen Ende mit dem
inneren Ende 26 je eines z.B. als Kontakt bo Izen ausgebildeten
Anschlußleiters 27 elektrisch und mechanisch verbunden.
Letztere sind im Gehäuse 1 befestigt, beispielsweise
eingepreßt oder mit eingespritzt und bei einem elektrisch
leitenden Gehäuse 1 ist um diese ein besonderes Isolierteil
28, z.B. eine Glas- oder Keramik- oder Kunst stoffdurchführung
vorgesehen. Das nach außen weisende Ende 29 der Anschlußleiter 27 ist vorzugsweise als Stecker, beispiels-.
weise als Rund- oder Flachstecker, ausgebildet. Vorzugsweise
ist der Permanentmagnet 10 etwa in der Mitte angeordnet
und an einer oder den beiden Längsseiten 30, 31 sind die Anschlußleiter 27 vorgesehen.
- 9 copy
H. P ..Meyer-Η. Becker 14-1
Am Gehäuse 1 ist eine abstehende BefestigungsLa sehe 32
angeformt, mit der es beispielsweise mittels der Bohrungen
33 an einem Gerät befestigt werden kann. Weiterhin ist vorteilhaft eine die Lasche 32 und das Gehäuse 31
verbindende Versteifungsrippe 34 vorgesehen.
Zweckmäßig ist das Gehäuse 1 einseitig offen. Von dieser
Seite aus sind die Einzelteile, also Träger 4, Polplatte 9 ,
Permanentmagnet 10 und Druckfeder 12 sowie ggf. eine Folie 7 eingesetzt und dann das Gehäuse 1 mit Vergußmasse ausgegössen.
Als solche dient beispielsweise ein Kunstharz
auf der Basis von Polyester und/oder Epoxidharz und/oder Silikonkautschuk oder, wenn keine so hohen mechanischen
Festigkeiten gefordert werden, auch ein Wachs.
Vorzugsweise sind die magnetfeldabhängigen Widerstände als )
derartige Widerstandsanordnungen, also in der Regel vier j
magnetfeldabhängige Widerstände 6, beispielsweise Streifen
oder Doppelstreifen, auf dem Träger 4 vorgesehen, die in
eine Brückenschaltung einschaltbar sind oder zu einer Vollbrücke zusammenschaItbar sind.
Als magnetfeldabhängige Widerstände eigenen sich insbesondere
solche, die während oder nach dem Herstellungsprozeß durch ein derartiges Magnetfeld behandelt wurdem, daß die leichte
Richtung in Streifenrichtung verläuft, d.h. daß sie eine
einachsige Anisotropie in Richtung parallel zu den Streifen der streifenförmig ausgebildeten magnetfeldabhängigen Widerstände
aufweisen. Solche Streifen bestehen vorzugsweise aus ferromagnetischem Material, wie z.B. NiFe, CoFeB, FeB etc.
und die Schichtstärke derselben ist nicht größer als
0,5 ,um.
- Leerseite -
Claims (7)
1. MagnetfeLdsensor mit wenigstens einem in einem zumindest
einseitig offenen Gehäuse nahe einer Außenwanne
vorgesehenen magnetfeLdabhängigen Widerstand und einem
an diesen angrenzenden Permanentmagneten, dadurch
gekennzeichnet, daß der bzw. die auf einem Träger (4) angeordneten magnetfeLdabhängigen Widerstände
(6) von innen an einer Detektor-Seitenwand (2) des Gehäuses
(1) anLiegen und die Wandstärke (x) dieser Detektor-Seitenwand
(2) zumindest im Bereich der aktiven FLäche k
der magnetfeLdabhängigen Widerstände (6) dünner^ausgebildet
ist als die·Wandstärke der übrigen Gehäusewände
(17, 18, 19) und/oder der Gehäuseboden (20).
2. MagnetfeLdsensor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,
daß der dünnwandige Bereich der Detektor-Seitenwand
(2) den Träger (4) an wenigstens drei Längskanten (14, 15,
16) Lagefixiert.
3. MagnetfeLdsensor nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet,
daß zwischen den magnetfeLdabhängigen Widerständen
(6) und der Innenseite (3) der Detektor-Seitenwand
(2) eine nichtmagnetische, elektrisch isolierende
Schicht (7) vorgesehen ist.
ZT/P21-Hs/ki - 2 -
20.11.1984 . Ϊ
copy *
.P.Meyer-Η.Becker 14-1
4. MagnetfeLdsensor nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet,
daß die Schicht (7) auf dem Träger (4) auf der Seite der magnetfeLdabhängigen Widerstände (6) aufgebracht
ist.
5. MagnetfeLdsensor nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet,
daß die Schicht (7), ggf. zusätzLich, eine eingeLegte Fo L i e ist.
6. MagnetfeLdsensor nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch
gekennzeichnet, daß die Detektor-Seitenwand (2) im
Bereich der AnschLußsteLLen (21) der magnetfeLdabhängigen
Widerstände (6) wenigstens einen nach außen geformten WandungsteiL (22) aufweist, der einen inneren Freiraum (23
zwischen der Innenseite (3) der Detektor-Seitenwand (2)
und den An sch Lußst e L L en (21) bzw. dem Träger (4) biLdet.
15<
7. MagnetfeLdsensor insbesondere nach einem der Ansprüche
1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß im Gehäuse (1) ein
Führungsbett (11) für den Permanentmagneten (10) vorgesehen
ist, durch das dieser in Richtung zum Träger (4) verschiebbar geführt ist und daß zwischen der einen EndfLäche
des Permanentmagneten (10) und dem Gehäuse (1) ein DruckeLement
(12) vorgesehen ist, über das der Permanentmagnet (10) mit der anderen EndfLäche unmitteLbar oder über eine
vorzugsweise weichmagnetische PoLpLatte (9) gegen den Träger
(4) und dieser gegen die Innenwand (3) der Detektor-Seitenwand
(2) gedrückt werden kann.
8. MagnetfeLdsensor nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet,
daß für den Permanentmagneten (10) keine magnetische
Rückführung vorgesehen ist.
H.P.Meyer-H.Becker 14-1
9. MagnetfeLdsensor nach einem der Ansprüche 1 bis 8,
dadurch gekennzeichnet, daß das Gehäuse (1) aus unmagnetischem
Metall, insbesondere aus Aluminium, besteht.
10. MagnetfeLdsensor nach einem der Ansprüche 1 bis 8,
dadurch gekennzeichnet, daß das Gehäuse (1) aus Kunststoff
besteht.
11. MagnetfeLdsensor nach einem der Ansprüche 1 bis 10,
dadurch gekennzeichnet, daß im Gehäuse (1) je magnetfeldabhängigem Widerstand (6) wenigstens ein mit einem Ende
(29) nach außen und mit dem anderen Ende (26) nach innen
weisender Anschlußleiter (27) isoliert angeordnet und
mit wenigstens einem magnetfeldabhängigen Widerstand (6)
kontaktiert ist.
12. Magnetfeldsensor nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet,
daß zu beiden Längsseiten (30, 31) des Permanentmagneten (10) Anschlußleiter (27) angeordnet sind.
13. Magnetfeldsensor nach Anspruch 11 oder 12, dadurch
gekennzeichnet, daß die Anschlußleiter (27) außen als
Stecker ausgebildet sind.
14. Magnetfeldsensor nach einem der Ansprüche 1 bis 13,
dadurch gekennzeichnet, daß das Gehäuse (1) mit einer
Befestigungsla se he (32) mit wenigstens einer Bohrung (33)
versehen ist.
15. Magnetfeldsensor nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet,
daß die Befestigungslasche (32) über eine am
Gehäuse (1) angeformte Versteifungsrippe (34) mit dem
Gehäuse (1) verbunden ist.
*
H.P.Meyer-H.Becker 14-1
H.P.Meyer-H.Becker 14-1
16. MagnetfeLdsensor nach einem der Ansprüche 1 bis 15,
dadurch gekennzeichnet, daß das einseitig offene Gehäuse (1) mit Vergußmasse gefüLLt ist.
17. MagnetfeLdsensor nach Anspruch 16, dadurch gekenn-
zeichnet, daß die Vergußmasse aus Kunstharz, insbesondere Polyester- und/oder Epoxidharz besteht.
18. Magnetfeldsensor nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet,
daß die Vergußmasse aus Silikonkautschuk besteht
.
19. MagnetfeLdsensor nach einem der Ansprüche 1 bis 18,
dadurch gekennzeichnet, daß vier zu einer Brücke zusammenschaLtbare
magnetfeLdabhängige Widerstandsanordnungen auf
dem Träger (4) vorgesehen sind.
20. MagnetfeLdsensor nach einem der Ansprüche 1 bis 19, d;
durch gekennzeichnet, daß die magnetfeldabhängigen Widerstände
aus parallel zueinander angeordneten Streifen aus ferromagnetise hem Material mit einer maximalen Schichtcicke
von 0,5,um bestehen, die durch ein Magnetfeld so behandelt sind, daß die Leichte Richtung parallel zu den
Streifen verläuft.
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